Stefan Uhlig - El Cambio Climático Natural

La excentricidad no sólo varia con ciclos de unos 100.000-110.000 años como identificó Milan Milankovitch. Recientes investigaciones geocientíficas demostraron que existen también otros ciclos de unos 405.000-413.000 años que se observan para períodos de cientos de millones de años atrás en la Historia de la Tierra (por ejemplo KENT et al. 2018). A continuación, se describen los efectos positivos y negativos en la evolución de la temperatura de la atmósfera y de los océanos de los dos otros ciclos observados de Milankovitch.

El eje rotatorio de la Tierra está inclinado con respecto a la vertical del plano de la eclíptica mencionado arriba, quiere decir el plano de las órbitas de los planetas alrededor del Sol, lo que se llama Oblicuidad. Para ciclos de unos 41.000 añosla inclinación del eje de rotación de la Tierra, la Oblicuidad, varía entre 22,1° y 24,5° ( Figura 9-B). Eso significa que el eje rotatorio de la Tierra no es perpendicular al plano de la órbita terrestre alrededor del Sol, sino que oscila en el curso de unos 41.000 años entre 22,1° und 24,5°. Recordemos de los atlas escolares que los trópicos se encuentran a 23,5° (grados de latitud) al sur y al norte del ecuador. Actualmente el ángulo de inclinación es de 23,43684° y disminuye unos 0,00001° cada mes. Cuando la Oblicuidad llega a su máximo hacia los 24,5°, las diferencias de temperatura (o sea de insolación) entre verano e invierno en los hemisferios norte y sur son mayores que durante períodos de pequeña Oblicuidad (unos 22,1° de inclinación del eje terrestre). Eso es muy relevante para la evolución de las zonas climáticas sobre todo en el hemisferio norte donde predominan tierras continentales y donde se pueden formar macizas capas de hielo durante las épocas glaciales, en comparación con lo que ocurre con el hemisferio sur con predominio de océanos.

Con pequeña inclinación (de Oblicuidad) los inviernos en las latitudes elevadas son menos acusados. Sin embargo, los glaciares pueden acumular mayores volúmenes de nieve porque la evaporación en los océanos es mayor, por lo que puede haber más precipitaciones en forma de nieve cuando las temperaturas están por debajo del punto álgido. En cambio, durante los veranos la ablación (es lo que causa la disminución de la nieve y del hielo) es inferior por la reducida insolación y en consecuencia por las bajas temperaturas. Resumiendo, cuanto menos inclinado está el eje terrestre (hacia los 21,1°) tanto mejor son las condiciones para la formación de capas de hielo continentales, sobre todo en las latitudes elevadas del hemisferio norte donde abundan las tierras continentales. Lo contrario aparece con el eje de la Tierra inclinada al máximo (hacia los 24,5°). En efecto, las épocas frías del Pleistoceno, de los últimos 2,56 millones de años, corresponden a fases para las que se evaluaron pequeños ángulos de inclinación, mientras fases con mayores inclinaciones corresponden a épocas cálidas. Como pudimos ver en la Figura 4, en el curso de los 830.000 años presentados se pueden contar unos 20 Estados Isotópicos Marinos (MIS) lo que resulta en un período medio de unos 41.500 años. Aquí se reconoce la periodicidad de la Oblicuidad (del cambio angular del eje rotatorio de la Tierra) de unos 41.000 años que aparentemente marca considerablemente el compás de los diferentes MIS, ilustrados por los valores índice "proxy" de δ 18O para el desarrollo de la temperatura.

Además, en ciclos de 19.000-23.000años varia la Precesióndel eje terrestre, el tercer ciclo de Milankovitch. El eje rotatorio de la Tierra presenta un cierto "cabeceo" (como una peonza a punto de caer) alrededor de un eje perpendicular a la órbita terrestre, manteniendo más o menos el ángulo de la Oblicuidad, lo que se llama en la astronomía también Precesión de los equinoccios ( Figura 9-C). Con el movimiento de la Precesión, el eje rotatorio inclinado de la Tierra se mueve alrededor de la recta de la órbita terrestre que se manifiesta en que los polos terrestres inclinados según la Oblicuidad están moviéndose muy lentamente alrededor de la recta de la órbita de la Tierra durante un período de unos 19.000-23.000 años. Con este movimiento de la Precesión se cambian muy lentamente las posiciones estacionales de los polos de la Tierra orbitando alrededor del Sol. Es decir, que se cambian así las posiciones estacionales del sol del afelio (máxima distancia del Sol, en la actualidad unos 152,1 millones de kilómetros) y del perihelio (mínima distancia del Sol, en la actualidad unos 147,1 millones de kilómetros de distancia Sol – Tierra) siendo la órbita terrestre actualmente poco elíptica. Eso resulta en que la variación de la Precesión también influye en la intensidad de radiación solar que llega a nuestro planeta e intensifica la diferencia de temperatura (la disposición estacional) en uno de los dos hemisferios, mientras la suaviza en el hemisferio opuesto. Recordamos que en la actualidad la máxima distancia Sol – Tierra (en el afelio, máxima distancia del Sol) es a principios de julio (verano en el hemisferio norte e invierno en el hemisferio sur). Hace unos 11.500 años, como también ocurrirá dentro de unos 11.500 años, la máxima distancia Sol – Tierra (en el perihelio) fue / será a principios de enero (invierno en el hemisferio norte y respectivamente verano en el hemisferio sur). En tiempos de gran Excentricidad, cuando la órbita terrestre tiene una forma más elíptica y cuando la Tierra oscila entre una distancia máxima del Sol de unos 158,6 kilómetros y una distancia mínima de unos 140,6 kilómetros, esta influencia de la posición estacional de la Tierra por el "cabeceo" de la Precesión puede ser más intensiva que con pequeña Excentricidad, como en la actual situación.

El adelantamiento cíclico de la posición veraniega o invernal en el perihelio, y correlativamente en el afelio, se debe a que se cambia el movimiento de Precesión (el "cabeceo") de la Tierra mientras gira a lo largo de su órbita, lo que está causado por el hecho que la Tierra no es una esfera perfecta, sino que está ligeramente achatada en los polos. El diámetro de la tierra es más grande en el ecuador (ca. 12.756 km) que en los polos (unos 12.713 km). A esto hay que añadir la influencia de las fuerzas gravitatorias del Sol, de la Luna y, en mucho menor escala, las de los planetas vecinos, sobre el movimiento giratorio inclinado de la Tierra. Si se compara la evolución de la temperatura y de la cantidad calorífica de la insolación solar durante las dos últimas glaciaciones (Riss y Würm), con más resolución como en la Figura 10, se pueden observar períodos calurosos relativamente cortos de unos 22.700 años, 11 máximos en 250.000 años, que corresponden claramente a los ciclos de la Precesión. Ya hemos notado un período parecido observando los pequeños y grandes máximos de temperatura en la gráfica de los Estadios Isotópicos Marinos (MIS) de la Figura 4.

Estos dos últimos Ciclos astrofísicos de Milankovitch del movimiento rotatorio de la Tierra determinan muy considerablemente la evolución de la temperatura y del clima en la Tierra. Un parámetro muy importante adicional es la distribución muy diferente de las superficies continentales de tierra, y consecuentemente las masas oceánicas, de la Tierra: el hemisferio norte con más superficies continentales y el hemisferio sur con más océanos. Nuestras típicas cuatro estaciones en las alturas geográficas medias y altas del hemisferio norte y análogamente del hemisferio sur, se deben a la inclinación del eje terrestre, a la Oblicuidad. En el curso de un año el eje terrestre inclinado no está permanentemente orientado en la misma posición hacia el sol. Una posibilidad de orientación podría ser teoréticamente, por ejemplo, alejada al Sol. Pero en ese caso teórico, siempre sería invierno en el hemisferio norte. Sin embargo, el eje rotatorio inclinado de la Tierra se gira en el curso de un año, en la órbita de la Tierra alrededor del Sol, de una orientación alejada al Sol (invierno en el hemisferio norte y verano en el hemisferio sur) a una orientación inclinada hacia el Sol (verano en el hemisferio norte e invierno en el hemisferio sur) manteniendo su ángulo de inclinación (= Oblicuidad) que oscila durante un período de unos 41.000 años de 22,1° a 24,5° y volviendo a los 22,1° ( Figura 9-B). Con eso se cambia la intensidad de la insolación, quiere decir, la cíclica variabilidad de inviernos más o menos fríos y veranos más o menos calurosos del hemisferio correspondiente. Este es el ciclo astrofísico de la Oblicuidad que se puede observar muy bien en los Estadios Isotópicos Marinos (MIS) del desarrollo de la temperatura en la Tierra ( Figura 4). Pero no es suficiente esta variación cíclica de la insolación y de su influencia en las estaciones. En el curso de unos 19.000 a 23.000 años, quiere decir, casi a la mitad del ciclo de unos 41.000 año de la Oblicuidad del cambio de la inclinación del eje rotatorio de la Tierra, se cambia también el "cabeceo" del eje rotatorio de la Tierra, la Precesión, manteniendo más o menos el ángulo de inclinación (la Oblicuidad), que resulta que la orientación estacional del eje rotatorio de la Tierra de una orientación hacia o alejada al Sol se cambia de una posición de mínima distancia (perihelio) o máxima distancia (afelio) de la Tierra al Sol ( Figura 9-C) en su órbita más o menos elíptica alrededor del Sol. Eso significa que la Tierra oscila durante unos ciclos de unos 19.000-23.000 años de duración entre una posición invernal y una posición veraniega, para cada de los dos hemisferios, de una situación de mínima distancia (perihelio) y máxima distancia (afelio) de la Tierra al Sol, lo que a la vez tiene una gran influencia en la intensidad de la insolación que llega a la Tierra.