Inicio Volumen 8 Número 46 Los Fantasmas del Planeta

Los Fantasmas del Planeta

Existen mantos de incertidumbre respecto del conocimiento de fenómenos tales como el calentamiento global, las variaciones del nivel del mar y el comportamiento del agujero de ozono.

En los últimos años, versiones apocalípticas acerca del futuro del tercer planeta del sistema solar, la Tierra, han convulsionado a la comunidad científica. Algunas de estas predicciones -modernas versiones de los bíblicos diluvios universales o de las prolongadas sequías egipcias- aparecen como fantasmas para la especie "sapiens", en su carácter de custodio del patrimonio natural.

El presente ensayo surge como necesidad de encuadrar debidamente las predicciones sobre el calentamiento global, las variaciones del nivel del mar y la evolución del agujero de ozono, en el marco estrictamente científico en el que fueron enunciadas. Al mismo tiempo, es preciso advertir sobre los mantos de incertidumbre aún no aclarados.

EL CALENTAMIENTO GLOBAL

En la última década, se descubrió que los registros históricos evidencian un progresivo aumento de la temperatura atmosférica. Originariamente, se consideró que la emisión de gases a partir de la quema de combustibles fósiles era la causa principal de este aumento. Luego, la culpa recayó en la excesiva deforestación de los bosques tropicales que fallaban en procesar el C02 atmosférico. El aumento del C02 en la atmósfera es uno de los causantes del efecto invernadero (véase CIENCIA HOY 44:18-25, 1998), el cual provoca la elevación de la temperatura. Se acusó a países en vías de desarrollo por realizar una deforestación exacerbada, cuando aplicaron prácticas de ampliación de las zonas de cultivo, implementando políticas tendientes a disminuir sus niveles de pobreza. Sobre la base de la información obtenida de los satélites, se evaluó que el ritmo de deforestación en la Amazonia, entre 1978 y 1988, era de 2,8 hectáreas/minuto; mientras que el ritmo de degradación y fragmentación de hábitats era de 7,2 hectáreas/minuto. No obstante estos datos, aún se desconoce cómo interactúa el C02 con los otros factores intervinientes.

Particularmente y en relación con la función de los bosques en el procesamiento del C02 atmosférico, es interesante tener presente que los bosques eran significativamente menos importantes durante épocas glaciales y que en ocasiones, la presión atmosférica de C02 era de 50 a 95ppm (partes por millón) mayor a la actual. En este sentido resulta aún una incógnita saber el papel que desempeñan las interacciones entre el plancton y la dinámica oceánica, en el balance del carbono superficial. No conocemos, todavía, los patrones de productividad global en relación con los ritmos anuales de fijación de carbono en la zona donde llega la luz solar en el mar (zona fótica) ni el papel que juegan los distintos tipos de organismos planctónicos -que viven en esa zona-. Para algunos sectores del globo, las estimaciones de productividad primaria tienen un error del 100%. Las aparentes diferencias en la productividad del mar, en el registro geológico, no son del todo explicables. Por ejemplo, se ha especulado que el océano austral ha sido mucho más productivo durante épocas glaciales. La valoración de los cambios que se producen actualmente, se realiza por contrastación con situaciones pasadas, las que han quedado grabadas en diversos archivos naturales.

Particularmente, el comportamiento del C02 atmosférico durante épocas geológicas fue reconstruido a partir del estudio de la composición de las burbujas de aire entrampado en hielos polares, del contenido isotópico de microfósiles marinos carbonáticos, de la densidad y espesor de los anillos de árboles añosos y hasta midiendo la densidad de estomas (poros microscópicos de las hojas) en improntas de hojas de árboles. Independientemente de las incertidumbres arriba mencionadas, se especula con eliminar carbono del sistema superficial cuando, aún, no se conoce el comportamiento del nivel de compensación de la calcita en las profundidades oceánicas. Este nivel de compensación se produce en profundidad, por debajo del nivel en el cual los carbonatos precipitados del plancton se disuelven y actúan como regulador en el ciclo del C02.

Por otra parte, las temperaturas superficiales y atmosféricas se incrementaron en los últimos 100 años hasta 1938. Pero, a partir de ese año, habrían comenzado a descender. La tendencia observada para los últimos 40 años, en altas latitudes del Hemisferio Norte, es la de un fuerte enfriamiento en otoño, pero un calentamiento durante julio y agosto.

Algunas de las interpretaciones de los aumentos de temperatura atmosférica se realizaron en localidades donde se poseían registros prolongados. Estas estaciones meteorológicas "antiguas" están hoy englobadas en núcleos urbanos, transformados en "islas de calor". Comparando imágenes satelitales procesadas según el índice de vegetación normalizado (NDVI) de diferentes épocas, se notó una disminución de las áreas verdes en las inmediaciones de estas estaciones. Pudo probarse una fuerte correlación entre los diseños térmicos intraurbanos con los usos del suelo. Ello significa que, en esas estaciones, los aumentos de temperatura se deberían a un incremento de la reflexión de la energía que llega del Sol, producto de un aumento de la superficie reflectiva (conocida como albedo) o de una restricción de la influencia reguladora de los vientos, principalmente como consecuencia de los cambios ocurridos en su entorno.

También es necesario considerar factores astronómicos que afectan el clima (véase CIENCIA HOY 45: 52-60, 1998). Las fluctuaciones de la órbita terrestre respecto del Sol (conocidas como ciclos de Milankovitch) lograron explicar variaciones climáticas de diferente grado que fueron registradas en secuencias micropaleontológicas marinas (figura 1). La abundancia de ciertos radiolarios -organismos marinos microscópicos- permiten reconstruir la temperatura del agua superficial. Las relaciones de los isótopos del oxígeno presentes en los carbonatos de los organismos marinos, permiten establecer estadios isotópicos con los que se han reconstruido los intervalos glaciales e interglaciales. Estas variaciones se ajustan razonablemente bien a los ciclos orbitales. Estudios realizados en testigos marinos (muestras obtenidas de perforaciones del fondo del mar) indican que durante las últimos 40.000 años, las temperaturas del Hemisferio Sur parecen preceder en 3000 años a las del Hemisferio Norte. Esos cambios de la temperatura superficial del agua de mar se originarían en la asimetría norte-sur.

Fig 1. Variación en profundidad de las relaciones isotópicas del oxígeno, temperatura superficial del agua (ºC ) y abundancia del radiolario Cyclaphora Davisiana en el testigo marino RC11-120 (modificado de Hays et al, 1976)
Fig 1. Variación en profundidad de las relaciones isotópicas del oxígeno, temperatura superficial del agua (ºC ) y abundancia del radiolario Cyclaphora Davisiana en el testigo marino RC11-120 (modificado de Hays et al, 1976)

Sobreimpuestos a estos ciclos orbitales se reconocen los originados por las manchas solares (ciclos Hale y Hale doble, de 11 y 22 años). Estos ciclos afectan el clima y han aportado una explicación al fenómeno denominado la pequeña edad de hielo, que se produjo entre los siglos XV y XIX. Ese enfriamiento global, también fue reconocido en nuestro país.

Asimismo se reconocieron enfriamientos rápidos como el "Dryas Temprano", entre 10.800 y 10.000 años antes del presente (AP), que también tuvieron distribución global y que aún no pudieron ser satisfactoriamente explicados.

Otros eventos climáticos episódicos se registraron históricamente y fueron originados por erupciones volcánicas muy explosivas o con alto contenido de SO2 (dióxido de azufre). En 1816, se produjo "un año sin verano" en Europa y Norteamérica, como consecuencia de la erupción del volcán Tambora (Indonesia) un año antes. Perforaciones en hielo realizadas en Groenlandia y Antártida registraron similares aumentos en sulfatos, tanto para la erupción de 1815 como para una desconocida de 1809. Estudios comparados de las erupciones de los volcanes Tambora (1815), Krakatoa (1883) y Agung (1963) indicaron que los efectos de los aerosoles (núcleos de condensación en la alta atmósfera) en la temperatura superficial dependen, mayormente, de su contenido en sulfato que en el volumen de polvo silicatado eyectado. En el Hemisferio Norte, las erupciones volcánicas inducen descensos rápidos (en 2-3 meses) de la temperatura superficial, los cuales pueden persistir 2 a 3 años. El Hemisferio Sur sólo es afectado por erupciones que tengan lugar en ese hemisferio. Estas erupciones afectan al Hemisferio Norte, pero con un retardo de 6 a 12 meses. Desgraciadamente, existen pocas referencias de las erupciones del Hemisferio Sur y sus efectos en el clima, como las erupciones del Puyehue (1921) o Quizapu (1932). Las erupciones del Hemisferio Sur de los volcanes Paluweh (1928, Isla de Flores) y Quizapu (1932) habrían originado suficiente turbidez en la atmósfera para provocar disminuciones de 0,3º C en el Hemisferio Norte. Los núcleos de condensación de SO2 afectan el albedo terrestre y serían suficientes para explicar las diferentes tendencias climáticas entre ambos hemisferios.

Lo arriba expuesto indica que aún no se conoce bien cuál es el grado de participación de factores antrópicos y de los factores naturales en los cambios de temperatura globales.

LAS VARIACIONES DEL NIVEL DEL MAR

A principios de la década de 1970, los vaticinios auguraban que, como consecuencia del aumento de aerosoles en la atmósfera, se podrían derretir los casquetes polares. Esto originaría un rápido ascenso del nivel del mar de hasta 7m. Sin embargo, los cálculos realizados con modelos matemáticos, rápidamente, cuestionaron estos efectos. Pronosticaron retardos en la cristalización de la nieve a altas latitudes, los que inducirían a un enfriamiento, más que a un efecto de calentamiento.

Así se instaló la discusión entre quienes pronosticaban un calentamiento global y los científicos que preveían el final natural del presente interglacial con el consecuente descenso de la temperatura y del nivel del mar. Algunas evidencias, como el congelamiento de mares interiores boreales, la migración de algunos vertebrados en el Hemisferio Norte y los estudios acerca de la duración del anterior interglacial, hace 120.000 años AP auguraban la finalización del último "veranito" del Homo sapiens.

No obstante, cuando comienza la década de 1980, muchos científicos estaban ocupados pronosticando escenarios para el ascenso del nivel del mar. Se calculó un aumento de 10 a 25cm extrapolando el calentamiento correspondiente a los últimos 100 años.

Fig 2 a) Curva de las variaciones del nivel del mar durante el Cuaternario en la Península Huon. Nueva Guinea. b) Curva suavizada y procesada por promedios móviles de las relaciones isotópicas del oxígeno contenidas en valvas del foraminífero bentónico Uvigerina senticosa, contenidas en el testigo V19-30. c) Curva de las variaciones del nivel del mar en la Península Huon recalculada luego de una correlación con la curva b) (modificado de Chappell y Shackleton, 1986).
Fig 2. a) Curva de las variaciones del nivel del mar durante el Cuaternario en la Península Huon. Nueva Guinea. b) Curva suavizada y procesada por promedios móviles de las relaciones isotópicas del oxígeno contenidas en valvas del foraminífero bentónico Uvigerina senticosa, contenidas en el testigo V19-30. c) Curva de las variaciones del nivel del mar en la Península Huon recalculada luego de una correlación con la curva b) (modificado de Chappell y Shackleton, 1986).

Sin embargo, desde un principio, algunas evidencias fueron contradictorias: las regiones que habían estado englazadas (cubiertas por hielo) hace 18.000 años indicaban que el nivel del mar estaba descendiendo. Ese descenso relativo del nivel de mar hoy es atribuido a un efecto de rebote (glacioisostático) de la corteza que estuvo englazada como resultado del alivio del peso del hielo. Estos movimientos son de descenso (o ascenso) del continente y se producen por efecto de la carga (o derretimiento) del hielo en épocas glaciales (o interglaciales). Los cambios relativos del nivel del mar se pueden reconstruir estudiando las fluctuaciones de las relaciones entre los isótopos 16 y 18 del oxígeno contenidos en los caparazones de organismos bentónicos. Estas relaciones entre los isótopos del oxígeno dependen de la temperatura del mar (figura 2). El isótopo liviano (16O) se evapora más rápido que el pesado (18O), por lo que los océanos quedan enriquecidos en este último, durante las épocas glaciales. El estudio de las fluctuaciones del nivel del mar en los últimos 6000 años, realizado a través del proyecto de UNESCO IGCP-61 concluyó que no existe una curva global del nivel del mar, sino curvas relativas para cada región. La continuación de ese proyecto (IGCP-200) reconoció además, que las tendencias de los registros mareo-gráficos estaban sesgados por una mayor cantidad de registros prolongados en el Hemisferio Norte (figura 3). Por otra parte, el estudio de los registros de las variaciones de los últimos miles de años (Holoceno más reciente) corrobora una tendencia de ascenso para el Hemisferio Norte. Pero en el Hemisferio Sur esos registros indican emergencia (figura 4), es decir que el nivel del mar había descendido (o fluctuado en el orden de 2m). Actualmente, se acepta que las variaciones del nivel del mar se producen como consecuencia de diversos efectos; los cuales se manifiestan en grado diferente en el Hemisferio Norte que en el Hemisferio Sur.

Fig 3 Tendencias promedio de las variaciones relativas del nivel del mar, según estaciones mareográficas (en mm/año; negativo significa descenso del nivel del mar.  a) Ditribución latitudinal de las estaciones mareográficas de registro prolongado. b) Variación latitudinal de las tendencias de ascenso y descenso del nivel del mar (modificado por Pirazzoli, 1984) MSL (Medium Sea Level) es el nivel medio marino. Fig 3 Tendencias promedio de las variaciones relativas del nivel del mar, según estaciones mareográficas (en mm/año; negativo significa descenso del nivel del mar. a) Ditribución latitudinal de las estaciones mareográficas de registro prolongado. b) Variación latitudinal de las tendencias de ascenso y descenso del nivel del mar (modificado por Pirazzoli, 1984) MSL (Medium Sea Level) es el nivel medio marino.

Fig 4. Curvas holocénicas -para los últimos 10.000 años- de variación del nivel del mar en el Hemisferio Sur (modificado de Isla, 1989) Fig 4. Curvas holocénicas -para los últimos 10.000 años- de variación del nivel del mar en el Hemisferio Sur (modificado de Isla, 1989)

Uno de esos efectos que se ha evaluado recientemente, es el producido por el aumento episódico en el aporte de nieve a las plataformas de hielo antárticas, sin suficiente plasticidad. Una sobrecarga de esa naturaleza originaria fracturas y derivas de grandes témpanos hacia el océano austral (figura 5). El derretimiento de estos megatémpanos podría generar ascensos episódicos del nivel del mar (conocidos como "surges").

Fig 5. Modelo de inestabilidad de las plataformas de hielo como consecuencia de un ascenso del nivel del mar. a) Durante el máximo glacial, las plataformas de hielo se apoyan sobre el borde de la plataforma continental.  b) Durante el ascenso postglacial, las plataformas de hielo se desacoplan respecto de la tierra firme y por ablación retroceden los frentes de hielo. c) Esto sucede hasta que se estabiliza en un nuevo anclaje de las plataformas de hielo, en terreno continental (modificado de Anderson y Thomas, 1991). Fig 5. Modelo de inestabilidad de las plataformas de hielo como consecuencia de un ascenso del nivel del mar.
a) Durante el máximo glacial, las plataformas de hielo se apoyan sobre el borde de la plataforma continental.
b) Durante el ascenso postglacial, las plataformas de hielo se desacoplan respecto de la tierra firme y por ablación retroceden los frentes de hielo.
c) Esto sucede hasta que se estabiliza en un nuevo anclaje de las plataformas de hielo, en terreno continental (modificado de Anderson y Thomas, 1991).

Por otra parte, el derretimiento de los hielos suele ocasionar cambios en la densidad superficial del agua de mar. Estos cambios pueden deberse tanto a la temperatura (termostéricos) como a la salinidad (halostéricos). Se ha calculado que, para los últimos años, los aumentos de 0,70m del nivel del mar pudieron deberse a esos cambios (0,30m por causas termostéricas y 0,40m debidos a causas halostéricas). Estudios en el Océano Pacífico indican que parte de la gran variabilidad anual e interanual (eventos "El Niño") se origina en estos cambios termostéricos. Si bien los cambios halostéricos fueron de poca importancia para los últimos 100 años, se ha postulado que, durante la deglaciación holocena, los niveles del mar a altas latitudes podrían haber estado 4m más arriba que los ecuatoriales, a consecuencia de diferencias halostéricas.

Las predicciones o "escenarios" para los próximos años indican rangos de incertidumbre, tanto del aumento del nivel del mar como para sus efectos en la erosión costera. A pesar de ello, y sin contar con adecuadas evaluaciones, se ha pensado en desviar el agua oceánica hacia depresiones continentales, para contrarrestar posibles aumentos del nivel del mar. Las potenciales áreas por inundar serían el Valle Imperial (California), la Depresión de Qatar (Egipto), el Mar Muerto (Israel-Jordania), nuestro Bajo del Gualicho (Rio Negro) y la depresión de Eritrea (Etiopía).

EL AGUJERO DE OZONO

Pero el agujero de ozono se ha llevado la palma entre los fantasmas globales. En la década de 1980, desde la base antártica de Halley Bay, se descubrió una merma significativa del ozono estratosférico. La emisión de halógenos y los gases de las heladeras (cloro-flúor-carbono; CIFC) fue considerada como la causa principal de su eliminación. La abundancia de ozono depende de un delicado balance entre producción, transporte y remoción (véase CIENCIA HOY 38: 31-40, 1997). La disminución del ozono no se debe sólo a su remoción a altas latitudes, sino también a reducciones en su transporte desde los trópicos. El problema se fue acentuando para llegar a un mínimo durante octubre de 1987 (figura 6).

Fig 6. Variaciones diarias (entre 1979 y 1988) del nivel de ozono atmosférico medidos (en unidades Dobson) por el sensor TOMS, al sur del paralelo 30º S entre septiembre y octubre (modificado de Schoeberl, 1988).
Fig 6. Variaciones diarias (entre 1979 y 1988) del nivel de ozono atmosférico medidos (en unidades Dobson) por el sensor TOMS, al sur del paralelo 30º S entre septiembre y octubre (modificado de Schoeberl, 1988).

Sin embargo, otros procesos naturales también afectan la concentración de ozono. Los océanos pueden aportar Cloro (como sal) a la atmósfera. Los incendios de biomasa pueden, también, aportar compuestos de Cloro orgánico (metil cloro). Los volcanes aportan ácido clorhídrico y ácido fluorhídrico a la atmósfera. Estos aportes naturales son sensiblemente mayores que los artificiales: 300 millones de toneladas de ácido fluorhídrico son aportados anualmente como sal oceánica; 1,8 millones por combustión de carbón; 1,4-3,5 millones por la biota (continental y oceánica) y 0,8 a 22 millones, por volcanes. El cloro aportado artificialmente como CIFC sería de sólo 2,28 millones de toneladas por año. Estas estimaciones pueden variar según los distintos métodos de cálculo, sumando el hecho de que los aportes episódicos provenientes de erupciones volcánicas son muy difíciles de promediar anualmente. Por ejemplo, la erupción del volcán Pinatubo (junio de 1991) no sólo produjo un aumento significativo de los aerosoles globales, sino también un incremento de monóxido de cloro (OCI) y pérdida de HCI atribuidos a diversas reacciones. En 1980, sobre la base del efecto causado por los 0,08-0,18 millones de toneladas de ácido clorhídrico expulsados por el volcán Augustine (Alaska, 1976), se extrapolaron los resultados y se calculó que la erupción del Bishop Tuff (California), hace 750.000 años, habría arrojado 289 millones de toneladas de HCI; 570 veces el HCI aportado, industrialmente, en 1975 como CIFC. Otro fenómeno volcánico llamó la atención: se calculó que el Monte Erebus (Antártida) eyectaba a la atmósfera 1000 toneladas de Cl diariamente, justo debajo de la capa de ozono. Sin embargo, nuevas evaluaciones aclararon que este volcán antártico eyecta sólo 15.000 toneladas/año. Lo arriba expuesto indica que el capítulo volcánico de la historia del agujero de ozono no está terminado, ya que en muy pocas erupciones se han podido efectuar estudios precisos (St. Helen, Kilauea, White Island, Merapi, El Chichón, Pinatubo). La incertidumbre acerca de los efectos de erupciones significativamente explosivas han dado origen a artículos que crean dudas o directamente niegan que los CIFC sean la única causa del agujero de ozono (véase CIENCIA HOY 38: 31-40, 1997).

Aún no se conoce, suficientemente, la química estratosférica para establecer cuánto hay de inducido por el hombre en este problema. No se poseen registros antiguos de ozono estratosférico ni se conocen las probables causas naturales para su eliminación durante la primavera austral (octubre).

Si bien el agujero sorprendió a los científicos, la biota antártica no parece haber sido sorprendida: algunos organismos poseen substancias micosporinas que minimizan los efectos cancerígenos de la radiación ultravioleta B. Existen, además, muchas dudas acerca de las tendencias ecológicas del fitoplancton ante un incremento significativo de la radiación ultravioleta. Experimentos de laboratorio demostraron que la radiación ultravioleta A inhibe significativamente la fotosíntesis de diatomeas y dinoflagelados, lo cual causa problemas más serios que la radiación ultravioleta B. Afortunadamente, esta inhibición de la fotosíntesis de 12-15%, en superficie, es bastante menor en profundidad.

CONCLUSIONES

1) No podemos negar que el hombre está alterando significativamente los ciclos biogeoquímicos. Pero tampoco podemos negar que, en muchos casos, no conocemos los antecedentes para discriminar los efectos naturales de los antropogénicos.
2) Respecto del ciclo del carbono (calentamiento global), no conocemos su productividad actual, la del pasado, ni los efectos reguladores del océano superficial y profundo.
3) Respecto del aumento del nivel del mar, no conocemos si las tendencias previstas de aumento son representativas de lo que sucede en todo el planeta.
4) Respecto de los ciclos del ozono y halógenos estratosféricos (agujero de ozono), no conocemos los procesos completos. Tampoco sabemos si los efectos antropogénicos son significativos, comparados con los naturales episódicos.

Lecturas Sugeridas

ANDERSON, J. B. y THOMAS, M. A., 1991. "Marine ice-sheet decoupling as a mechanism for rapid, episodic sea-level change: the record of such events and their influence on sedimentation." Sedimentary Geol., 70, 87-104.

BARNOLA, J. M., RAYNAUD, D., KOROTKEVICH, Y. S. y LORIUS, C., 1987. "Vostok ice core provides 160,000-year record of atmospheric CO2~" Nature, 329, 6138, 408-414.

BERGER, W.H. y HERGUERA, J.C, 1992. "Reading the sedimentary record of the ocean's productivity." En Falkowski, P.G. y Woodhead, A. D. (eds.) Primary productivity andbiogeochemical cycles in the Sea. Plenum Press, New York, 455-486.

CHAPPELL, J. y SHACKLETON, N. J., 1986. "Oxygen isotopes and sealevel." Nature, 324, 137-140.

HAYS, J. D., IMBRIE, J. y SHACKLETON, N. J., 1976. "Variations in the Earth's orbit: Pacemaker of the icea ages." Science, 194,1121-1132.

ISLA, F., 1989. "The Southern Hemisphere sea level fluctuation." Quater. Sci. Rev., 8, 359-368.

RODRIGUEZ, J. M., 1993. "Probing stratospheric ozone." Science, 261, 1128-1129.

SHOEBERL, M. R, 1988. "Dynamics weaken the polar hole." Nature, 336, 420-421.

Federico I. Isla

Federico I. Isla

Centro de Geología de Costas, Universidad Nacional de Mar del Plata
Ciencia Hoy
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