La Tierra se encuentra actualmente en lo que los climatólogos llaman un período interglacial, un pulso cálido entre largas y frías edades de hielo cuando los glaciares dominan las latitudes más altas de nuestro planeta. Durante los últimos millones de años, estos ciclos glaciales-interglaciales se han repetido aproximadamente en un ciclo de 100,000 añosAhora, un equipo de investigadores de la Universidad de Brown tiene una nueva explicación para ese momento y por qué el ciclo era diferente antes de hace un millón de años.
Utilizando un conjunto de simulaciones por computadora, los investigadores muestran que dos variaciones periódicas en la órbita de la Tierra se combinan en un ciclo de 100,000 años para causar una expansión del hielo marino en el hemisferio sur. En comparación con las aguas abiertas del océano, ese hielo refleja más deLos rayos del sol regresan al espacio, reduciendo sustancialmente la cantidad de energía solar que absorbe el planeta. Como resultado, la temperatura global se enfría.
"El ritmo de 100,000 años de los períodos glaciales-interglaciales ha sido difícil de explicar", dijo Jung-Eun Lee, profesor asistente en el Departamento de Estudios de la Tierra, Medio Ambiente y Planetarios de Brown y autor principal del estudio ".mostrar es la importancia del hielo marino en el hemisferio sur junto con los forzamientos orbitales para establecer el ritmo del ciclo glacial-interglacial ".
La investigación se publica en la revista Cartas de investigación geofísica .
órbita y clima
En la década de 1930, el científico serbio Milutin Milankovitch identificó tres cambios recurrentes diferentes en el patrón orbital de la Tierra. Cada uno de estos Ciclos de Milankovitch puede influir en la cantidad de luz solar que recibe el planeta, lo que a su vez puede influir en el clima. Los cambios cambian cada 100,000, 41,000y 21,000 años.
El problema es que solo el ciclo de 100,000 años es el más débil de los tres en el grado en que afecta la radiación solar. Entonces, por qué ese ciclo sería el que marca el ritmo del ciclo glacial es un misterio. Pero este nuevoEl estudio muestra el mecanismo a través del cual el ciclo de 100,000 años y el ciclo de 21,000 años trabajan juntos para impulsar el ciclo glacial de la Tierra.
El ciclo de 21,000 años se ocupa de la precesión: el cambio de orientación del eje de rotación inclinado de la Tierra, que crea las estaciones cambiantes de la Tierra. Cuando el hemisferio norte se inclina hacia el sol, obtiene más luz solar y experimenta el verano. Al mismo tiempo, el hemisferio sur está inclinado hacia afuera, por lo que recibe menos luz solar y experimenta el invierno. Pero la dirección a la que apunta el eje cambia lentamente o precesa con respecto a la órbita de la Tierra. Como resultado, la posición en la órbita donde se encuentran las estacionesel cambio migra ligeramente de año en año. La órbita de la Tierra es elíptica, lo que significa que la distancia entre el planeta y el sol cambia dependiendo de dónde nos encontremos en la elipse orbital. Así que la precesión básicamente significa que las estaciones pueden ocurrir cuando el planeta está más cerca o más lejosdel sol, o en algún punto intermedio, que altera la intensidad de las estaciones.
En otras palabras, la precesión causa un período durante el ciclo de 21,000 años cuando el verano del hemisferio norte ocurre alrededor del tiempo en que la Tierra está más cerca del sol, lo que haría que esos veranos sean un poco más cálidos. Seis meses después, cuando el hemisferio sur tiene suverano, la Tierra estaría en su punto más alejado del sol, haciendo que los veranos del hemisferio sur sean un poco más fríos. Cada 10.500 años, el escenario es todo lo contrario.
En términos de temperatura global promedio, uno no esperaría que la precesión importara mucho. Independientemente del hemisferio que esté más cerca del sol en su verano, el otro hemisferio estará más lejos durante el verano, por lo que los efectos simplemente desaparecerán., este estudio muestra que de hecho puede haber un efecto sobre la temperatura global si hay una diferencia en la forma en que los dos hemisferios absorben la energía solar, que es lo que existe.
Esa diferencia tiene que ver con la capacidad de cada hemisferio para cultivar hielo marino. Debido a la disposición de los continentes, hay mucho más espacio para que crezca el hielo marino en el hemisferio sur. Los océanos del hemisferio norte están interrumpidos por continentes, quelimita la medida en que puede crecer el hielo. Por lo tanto, cuando el ciclo precesional provoca una serie de veranos más fríos en el hemisferio sur, el hielo marino puede expandirse dramáticamente porque hay menos derretimiento en el verano.
Los modelos climáticos de Lee se basan en la simple idea de que el hielo marino refleja una cantidad significativa de radiación solar en el espacio que normalmente se absorbería en el océano. Esa reflexión de la radiación puede reducir la temperatura global.
"Lo que mostramos es que incluso si la energía entrante total es la misma durante todo el ciclo de precesión, la cantidad de energía que la Tierra absorbe realmente cambia con la precesión", dijo Lee. "El gran hielo marino del hemisferio sur que se forma durante los veranos".son más fríos reduce la energía absorbida "
Pero eso deja la pregunta de por qué el ciclo de precesión, que se repite cada 21,000 años, causaría un ciclo glacial de 100,000 años. La respuesta es que el ciclo orbital de 100,000 años modula los efectos del ciclo de precesión.
El ciclo de 100,000 años se ocupa de la excentricidad de la órbita de la Tierra, es decir, hasta qué punto se desvía de un círculo. Durante un período de 100,000 años, la forma orbital pasa de ser casi circular a más alargada y viceversa. Es solocuando la excentricidad es alta, lo que significa que la órbita es más elíptica, que hay una diferencia significativa entre el punto más alejado de la Tierra del sol y el más cercano. Como resultado, solo hay una gran diferencia en la intensidad de las estaciones debido a la precesión cuando la excentricidad esgrande.
"Cuando la excentricidad es pequeña, la precesión no importa", dijo Lee. "La precesión solo importa cuando la excentricidad es grande. Es por eso que vemos un ritmo más fuerte de 100,000 años que un ritmo de 21,000 años".
Los modelos de Lee muestran que, ayudados por la alta excentricidad, los veranos fríos del hemisferio sur pueden disminuir hasta en un 17 por ciento la cantidad de radiación solar de verano absorbida por el planeta sobre la latitud donde la diferencia en la distribución del hielo marino es mayor, suficiente paracausar un enfriamiento global significativo y potencialmente crear las condiciones adecuadas para una era de hielo.
Lee y sus colegas dicen que, además de la reflexión de la radiación, puede haber retroalimentaciones de enfriamiento adicionales iniciadas por un aumento en el hielo marino del sur. Gran parte del dióxido de carbono - un gas de efecto invernadero clave - exhalado a la atmósfera desde los océanos proviene dela región polar del sur. Si esa región está cubierta en gran parte de hielo, puede contener ese dióxido de carbono como una tapa en una botella de refresco. Además, la energía normalmente fluye del océano para calentar la atmósfera también en invierno, pero el hielo marinoaísla y reduce este intercambio, por lo que tener menos carbono y menos energía transferida entre la atmósfera y el océano aumenta el efecto de enfriamiento.
explicando un turno
Los hallazgos también pueden ayudar a explicar un cambio desconcertante en el ciclo glacial de la Tierra. Durante los últimos millones de años más o menos, el ciclo glacial de 100,000 años ha sido el más destacado. Pero antes de hace un millón de años, los datos paleoclimáticos sugieren que el ritmo delel ciclo glacial estuvo más cerca de los 40,000 años, lo que sugiere que el tercer ciclo de Milankovitch, que se repite cada 41,000 años, fue dominante entonces.
Mientras que el ciclo de precesión se refiere a qué dirección apunta el eje de la Tierra, el ciclo de 41,000 años se ocupa de cuánto está inclinado el eje. La inclinación u oblicuidad cambia de un mínimo de aproximadamente 22 grados a un máximo de alrededor25 grados. Está a 23 grados en este momento. Cuando la oblicuidad es más alta, cada uno de los polos recibe más luz solar, lo que tiende a calentar el planeta.
Entonces, ¿por qué el ciclo de oblicuidad sería el más importante antes de hace un millón de años, pero se volvería menos importante más recientemente?
Según los modelos de Lee, tiene que ver con el hecho de que el planeta ha estado generalmente más frío en los últimos millones de años que antes. Los modelos muestran que, cuando la Tierra era generalmente más cálida que hoy, el mar relacionado con la precesiónEs menos probable que ocurra la expansión de hielo en el hemisferio sur. Eso permite que el ciclo de oblicuidad domine la firma de temperatura global. Después de un millón de años, cuando la Tierra se volvió un poco más fría en promedio, la señal de oblicuidad comienza a quedar en segundo plano.señal de precesión / excentricidad.
Lee y sus colegas creen que sus modelos presentan una nueva y sólida explicación de la historia del ciclo glacial de la Tierra, explicando tanto el ritmo más reciente como la desconcertante transición hace un millón de años.
En cuanto al futuro del ciclo glacial, eso aún no está claro, dice Lee. En este punto, es difícil predecir cómo las contribuciones humanas a las concentraciones de gases de efecto invernadero de la Tierra podrían alterar el futuro de las glaciaciones de la Tierra.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :