GLACIACIONES Y SUS CAUSAS. Cedomir Marangunic, Ph. D.

Transcripción

1 GLACIACIONES Y SUS CAUSAS Cedomir Marangunic, Ph. D.

2 TEMAS DE LA SESIÓN LAS GRANDES GLACIACIONES EN LA HISTORIA DE LA TIERRA. POSIBLES CAUSAS QUE LAS ORIGINARON.

3 VARIACION DEL GLACIAR SAN RAFAEL, (5 lat = 9215 m)

4 BLOQUES ERRATICOS EN UNA MORRENA DE LA PAMPA MAGALLANICA

5 VARIACION DEL GLACIAR RINCONADA OESTE, ANDES DEL CENTRO DE CHILE Superficie del glaciar en 1955 = m2 Superficie del glaciar en 2009 = m2 Reducción de superficie : natural = 15% Al 2009 se convirtió en glaciar de roca.

6 SISTEMAS DE MORRENAS EN LA PAMPA MAGALLANICA

7 EL RETROCEO DE LOS GLACIARES Y GLACIACIONES La gran mayoría de los glaciares en el mundo, se encuentran en un proceso de retroceso con reducción de su masa y volumen, lo que en términos glaciológicos se denomina balance de masa negativo. El proceso de retroceso de los glaciares se conoce desde más de dos siglos. La disminución de masa se está produciendo, de manera intermitente, desde el ápice de la última glaciación del Cuaternario, ocurrido aproximadamente años atrás ( a ). La disminución de masa ocurre como respuesta de los glaciares a cambios climáticos globales debidos a causas naturales, a las cuales se adicionan causas antrópicas significativas en el último siglo.

8 COMO SE RECONSTRUYE EL CLIMA? Anillos de los árboles: espesor y número. Testigos (núcleos) de hielo extraídos con sondajes desde glaciares. Sedimentos oceánicos: según la relación oxígeno 16 oxígeno 18 que se encuentra en la columna de organismos muertos. Dataciones con carbono 14 de material orgánico. Muestras de polen encontradas en depósitos de fondo lacustre y en los basurales de ratas de bosques o de desierto (packrat middens). Variaciones en el espesor de la película de barniz desértico (de arcillas y otros) que cubre las rocas que se encuentra en regiones áridas. Variaciones presentes en los depósitos de turberas. El registro de rocas sedimentarias.

9 Formación de la Tierra aprox. 4,5 mil millones de años atrás.

10 LAS EDADES DE HIELO EN LA TIERRA. Las principales edades frías en la Tierra, identificadas según depósitos glaciales (tilitas, varves, bloques erráticos) y estrías glaciales en el basamento rocoso. La altura de las barras indica, la intensidad de los períodos glaciales (son más bien especulaciones para las glaciaciones entre 2,2 y 2,4 mil millones de años atrás). Durante la glaciación Bola de Nieve, los océanos se congelaron casi íntegramente durante 200 millones de años. Arqueozoico Proterozoico temprano Período Bola de Nieve Permo-Carbonífero Pleistoceno En el Pleistoceno (último millón de años) ocurrieron cuatro edades de hielo. ( 1 billon de años = mil millones) Miles de millones de años antes del presente

11 EVIDENCIAS DE LAS GLACIACIONES EN EL PASADO. Dos glaciaciones en el Precámbrico (o Proterozoico Temprano); presencia de tilitas, varves, estrías, en la formación Gowganda (Lago Huron) de 2,5 a 2,0 M millones de años Bola de nieve, tilitas millones de años en formaciones de todos los continentes excepto Antártica. Evolución de plantas con clorofila (algas azul verdosas); producen fotosíntesis y oxígeno libre a partir de CO 2, y ozono que refleja la radiación solar en onda corta. Tilitas de millones de años (Permo-Carbonífero, Gondwana) Africa en el Polo Sur, amplias tilitas. Débil evidencia para glaciación en el Devónico. Glaciaciones del Cuaternario, el último millón de años.

12 EXTENSIÓN DE LA GLACIACIÓN PERMO-CARBONÍFERA. Durante la glaciación Permo-Carbonífera, las masas terrestres de la Tierra estaban unidas formando el supercontinente Pangea, que se muestra visto desde el Polo Sur hacia latitudes mayores. Los actuales continentes sureños África, Australia y Sur América (incluida India) estaban agrupados juntos con la Antártica cerca del Polo Sur, en una masa terrestre denominada Gondwana. La sábana de hielo se extendió hacia el Norte, a lo menos hasta la latitud de 40º Sur. MacDougall, 2003.

13 VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DE LAS AGUAS OCEÁNICAS Y DE LA TIERRA?, EN LOS ULTIMOS 60 MILLONES DE AÑOS. Mas alta Temperatura Mas baja Gráfico basado en análisis de isótopos del oxígeno en fósiles de sedimentos marinos profundos. Ha habido un gradual descenso de temperatura desde aproximadamente 55 millones de años atrás, con una especialmente brusca caída entre los 40 y 35 millones de años atrás y, nuevamente, en los últimos millones de años cuando comenzaron las glaciaciones en la Antártica y en el hemisferio Norte. Tiempo en millones de años

14 VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DE LAS AGUAS OCEÁNICAS Y DE LA TIERRA?, EN LOS ULTIMOS 60 MILLONES DE AÑOS. Mas alta Temperatura Mas baja Mirando este gráfico, si bien las tendencias recientes del clima son razones para preocuparnos, en particular por las evidencias que señalan a los humanos como responsables de parte de ellas, el cambio climático no es un concepto nuevo para la Tierra. Según la figura aún estamos en una era glacial, y han existido eras de temperaturas mucho más cálidas que las que nos preocupan actualmente. Tiempo en millones de años

15 LAS GLACIACIONES DEL CUATERNARIO: Extensión de la cubierta de hielo durante las glaciaciones del último millón de años

16 EL SISTEMA CUATERNARIO Es el ápice de la secuencia de eventos en la historia de la Tierra. Incluye lo que ocurre hoy en día. Permite entender el pasado geológico. Abarca grandes cambios climáticos. Los cambios climáticos, por causa y efecto, se relacionan con: - Aparición y desaparición de grandes masas de hielo, - Cambios de suelos helados a temperados y viceversa, - Fluctuaciones en el nivel de lagos y mares, - Modificaciones en la circulación atmosférica y oceánica, - Alteraciones en la posición de los ríos, - Subsidencias y elevaciones de terrenos (asociadas a masas de hielo), - Importantes cambios ecológicos.

17 EL CUATERNARIO El Cuaternario se caracteriza por la aparición sobre la superficie de la Tierra de las grandes sábanas de hielo, y la influencia de estas masas de hielo en todos los ecosistemas. Este conocimiento se adquirió paulatinamente mediante los aportes de varios científicos, entre los que cabe mencionar, como hitos de la historia del Cuaternario, los siguientes: RESPECTO A LA EVOLUCION DE ORGANISMOS, Desnoyers (1829): El Cuaternario son los estratos de la cuenca de Paris. sobrepuestos a estratos Terciarios (de Primario, Secundario y Terciario). Lyell (1830): Creó la época Reciente (hoy Holoceno), desde la presencia del hombre. Reboul (1833): El Cuaternario son los estratos con fósiles de especies vivientes. Lyell (1839): Aplicó el término Pleistoceno a estratos con más de 70% de especies vivientes. Dividió efectivamente el Cuaternario en Pleistoceno y Reciente. Haug (1907): Señaló que la base del Pleistoceno es la base del Cuaternario; aparecen en Europa el Elephas y el Equus.

18 RESPECTO A CAMBIOS CLIMATICOS: o Forbes (1849): Pleistoceno = Época Glacial. o Morlot (1856): Subdividió el Pleistoceno en dos épocas glaciales. o Se comenzó a subdividir el Pleistoceno, y el Cuaternario, en unidades glaciales y no-glaciales. o Penck y Bruckner (1909): Las glaciaciones europeas son 4 Gunz, Mindel, Riss y Würm (la más nueva) o Luego, en Norte America, también 4 glaciaciones Nebraskan, Kansan, lllinoian y Wisconsin (la más nueva).

19 TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES. A. DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR. 1) Deriva de los polos (Wegener, 1900). Glaciares se forman cuando las áreas polares son tierra (desconocía el polo Norte). 2) Precesión de los equinoccios (Croll, 1868). Ocurre en ciclos de ( a ) años. Hoy, veranos en hemisferio Sur coinciden con mayor cercanía al sol. Invierno X Verano hemisferio Sur hoy 3) Oblicuidad de la eclíptica (Croll, 1868). Hoy inclinación del eje terrestre con respecto al sol es de 23º1/2, cambia +/- 2º1/2 cada años. Inviernos más fríos cuanto más grande es la inclinación. 23º1/2 4) Eccentricidad de la órbita terrestre alrededor del sol. Varía en ciclos de años. Más elíptica... estaciones más marcadas... inviernos más fríos. 5) Teoría astronómica (Milankovic, 1930). Combinación de precesión, oblicuidad y eccentricidad.

20 TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES. B. VARIACIONES DE LA ENERGÍA SOLAR. B.1. EMISIÓN VARIABLE DESDE EL SOL. 1) Enfriamiento del sol (circa 1790) gradual en 5 billones de años, desde la creación instantánea. 2) Enfriamiento de la Tierra (circa 1800). El calor heredado del sol se disipa lentamente. Condiciones glaciales aparecen tras 3 billones de años. 3) Fluctuación de la constante solar (Abbott, 1920). 1,94 cal/min/cm2 cambia entre 0,5 y 3%. Produce 2º a 4º de cambios de temperatura en la Tierra. 4) Variaciones cíclicas de las manchas solares (Willett, 1950), en ciclos de 11, 43 y 263 años. Se correlaciona en fase con fluctuaciones climáticas cada años.

21 TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES. B.2. BLOQUEO DE LA ENERGIA SOLAR POR MATERIA EN EL ESPACIO. 5) Nubes opacas ( hoyos ) en la galaxia son cortinas de polvo cósmico (Menzel, 1945). 6) Dióxido de carbono (Chamberlin, 1890). Permite el paso de la radiación solar, pero atrapa la radiación infrarojo emitida por la Tierra. Varía hasta 20x en lugares y tiempo. Frío cuanto más bajo el CO2. 7) Vapor de agua. Abundante y variable (0,2 a 2 % de la atmósfera). Atrapa el rojo e infrarojo emitido por la Tierra. Menos frío cuanto más abundante. 8) Polvo volcánico (Humphreys, 1925). Erupciones originan nubes de polvo en la estratósfera, por 2 o más años, que absorben principalmente el ultravioleta solar. Más frío, hasta 5ºC. 9) Tormentas (Huntington, 1910). Mas calor intensifica el cinturón de tormentas... produce 10% más de nubes... reduce 6º la temperatura. 10) Nubosidad (Simpson, 1925). Más calor... mayor circulación y evaporación... más nubosidad. Frío y húmedo inicial, luego cálido y húmedo. 11) Ozono. Absorbe principalmente la energía de onda corta (solar).

22 TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES. C. EFECTOS TOPOGRÁFICOS DE EVENTOS DIASTRÓFICOS. C.1. CONFIGURACIÓN DE TIERRAS Y MARES. 1) Deriva Continental (Wegener, 1900). Gondwana... un gran continente, gran glaciación antigua, en un centro polar. 2) Continentalidad (Brooks, 1930). Mares extensos, veranos más fríos. 3) Deriva oceánica (Ewing y Donn, 1954). Mar polar abierto... humedad y nieve sobre continente... nivel del mar baja... circulación oceánica se interrumpe (entre Noruega y Groenlandia)... se forma hielo en el polo Norte. Luego, glaciares no se nutren... retroceso glaciar. 4) Circulación oceánica profunda (Salisbury, 1890). Evaporación ecuatorial... corrientes cálidas densas descendentes... circulan al Norte... polos más cálidos y ecuador más frío. Opuesto hoy en día. 5) Deriva de la corteza terrestre (Hapgood). Tierras y montañas en los polos causa glaciaciones. Desbalance eccéntrico de casquete fuerza la corteza a nueva posición... deglaciación. 6) Extensión de la plataforma de hielo de la Antártica. Si son chicas... humedad y nieve en el interior continental... crecen. Si son grandes... interior continental seco... glaciares retroceden.

23 TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES. C. EFECTOS TOPOGRÁFICOS DE EVENTOS DIASTRÓFICOS. C.2. ELEVACIÓN DE MONTAÑAS. 7) Episodios aperiódicos de formación de montañas. Aumenta la precipitación orográfica, se inician glaciares de montaña... más frío provoca glaciación. 8) Elevaciones continentales cíclicas (Landes, 1950). En una tierra en contracción océanos más profundos y continentes más elevados... glaciaciones. Colapso de continentes... reducción de cotas... deglaciación.

24 TEORÍA DE MILANKOVIC, EL MOTOR DE LAS GLACIACIONES Actualmente se acepta a la Teoría de Milankovic como el motor principal de las glaciaciones, influyendo en el origen de otros procesos importantes como la mayor, o menor, presencia de CO 2, metano y vapor de agua en la atmósfera y en la circulación oceánica profunda. También se acepta como importante para el inicio de una glaciación la presencia de una masa continental, y montañas, en una posición polar. La teoría de Milankovic se basa en las variaciones cíclicas de tres parámetros: La eccentricidad de la orbita terrestre, La pr4cesión de los eccinocios, La oblicuidad de la eclíptica.

25 ECCENTRICIDAD DE LA ORBITA TERRESTRE. L La órbita de la tierra alrededor del sol varía desde un círculo casi exacto (eccentricidad = 0,0005) a una forma ligeramente elongada (eccentricidad = 0,0607); actualmente es 0,016. Ocurre en un ciclo de años. El perihelio (más cerca del sol, km) se produce aprox. El 3 Enero, el aphelio ( km) aprox. 4 Julio; la insolación aumenta 6,4 % de Julio a Enero. La eccentricidad influye en las diferencias estacionales: si el hemisferio está más próximo al sol en invierno, el invierno es menos severo. Si está más próximo en verano, este es más cálido. CCENTRICIDAD = 0 ECCENTRICIDAD = 0,5

26 OTROS DATOS DE INTERÉS DE LA ORBITA TERRESTRE. La distancia Sol-Tierra es 1 U.A. (una Unidad Astronómica es igual a la distancia promedia entre el Sol y la Tierra, es decir, km). Como resultado de ese larguísimo camino, la Tierra marcha por el espacio a la velocidad de 29,5 kilómetros por segundo, recorriendo en una hora kilómetros, o kilómetros cada día.

27 LA PRECESIÓN DE LOS EQUINOCCIOS. La precesión es el cambio en la orientación (o dirección) del eje de rotación de la tierra. Es causada por un balanceo del eje terrestre. Al ser la Tierra un elipsoide de forma irregular aplastado por los polos, la atracción gravitacional del Sol y de la Luna sobre el ensanchamiento ecuatorial provocan una especie de lentísimo balanceo en la Tierra durante su movimiento de traslación. El eje de los polos terrestres va describiendo un cono de 47º de abertura cuyo vértice está en el centro de la Tierra. Este movimiento puede compararse con el balanceo de un trompo que, al girar su eje, oscila lentamente mientras se traslada por el espacio. El cambio en la dirección del eje modifica las fechas del perihelio y el afelio, lo que incrementa los contrastes de estaciones en un hemisferio, y los reduce en el otro. Hoy la Tierra está más cerca del sol en el verano del hemisferio Sur. Una vuelta completa de precesión toma años.

28 OBLICUIDAD. Es la variación de la inclinación del eje terrestre con respecto al plano orbital. La inclinación varía entre 22,1 y 24,5 (promedio 23,5, Kautman, 2002). La oblicuidad cambia en un ciclo de aprox años. Mayor inclinación significa estaciones más marcadas (veranos más cálidos e inviernos más fríos), y viceversa. Veranos fríos pueden incrementar la acumulación de nieve en altas latitudes. Actualmente el movimiento de los trópicos hacia el ecuador y de los círculos polares hacia los polos es de 1,4 km/siglo, mintras que la oblicidad disminuye aprox. 120 cm/siglo. Variación en la oblicuidad axial

29 LA TEORÍA DE MILANKOVIC. Empleando las tres variables orbitales Milankovic formuló un modelo matemático que calculó diferencias latitudinales en la insolación y las correspondientes temperaturas para años antes de 1800 (gráfico de más abajo). Su teoría concluye que las sábanas polares varían en tamaño como respuesta a la insolación en altas latitudes; empleó la latitud de 65 N para desarrllar el modelo. La teoría sufrió en la década por desajustes entre dataciones con Carbono-14 que mostraban un retardo del enfriamiento con respecto a la insolación, y con avances glaciales de alta frecuencia. La teoría renació en la década de 1960 y hoy tiene amplia aceptación. Gráfico de variaciones orbitales para años, calculadas por Berger y Loutre (1991).

30 LOS CICLOS DE MILANKOVIC Y LAS GLACIACIOONES DEL CUATERNARIO. Los ciclos de Milankovic se estima tienen un efecto en el clima de la Tierra. En la figura de abajo, la variable solar forcing (aprox. Insolación) combina los ciclos de precesión, oblicuidad y eccentricidad, y muestra un sincronismo con los picos de estadios glaciales.

31 LAS GLACIACIONES DEL CUATERNARIO. Si bien la variación de la temperatura con un enfriamiento de los océanos se inició cerca de 55 millones de años atrás, el enfriamiento que condujo a las glaciaciones del Cuaternario comenzó cerca de 2,5 millones de años atrás siendo más evidente en las regiones polares. Pero, la formación en cuatro oportunidades durante el Cuaternario de las grandes sábanas de hielo se produjo en poco más del último millón de años, y son las glaciaciones denominadas inicialmente en Europa como: Wurm, Riss, Mindel y Gunz. En Estados Unidos de Norte América estas cuatro glaciaciones se denominan, de la más reciente a la más antigua: Interglacial presente (la situación actual) Glaciación Wisconsin (se inició hace aprox años y persistió hasta el Holoceno) - Wurm Interglacial Sangamon Glaciación Illinoian - Riss Interglacial Yarmouth Glaciación Kansan - Mindel Interglacial Aftonian Glaciación Nebraskan - Gunz

32 Cambio de clima en los últimos tres millones de años de la Tierra y las cuatro glaciaciones del Cuaternario.

33 FIN GLACIACIONES Y CAUSAS

34 GLACIOLOGO TIPICO GOZANDO DE LA MONTAÑA