sábado, 22 junio, 2024
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El cambio climático explicado a un Golden retriever (1)

Este es el primero de varios textos que pienso dedicar al cambio climático. Intentaré explicarlo de forma sencilla y, si puedo, entretenida. Hablaremos de sus causas, de sus implicaciones, de cómo lo sufrimos ahora y de lo que nos espera después (y, por supuesto, de lo que le espera a nuestros hijos y nietos). Pero lo primero, es saber de qué hablamos cuando decimos “cambio climático”. Eso veremos hoy.

El doctor Jordán, en su despacho de la Facultad de Química de la Universidad de Sevilla.
El doctor Jordán, en su despacho de la Facultad de Química de la Universidad de Sevilla.

(Artículo con versión inglesa).

Sevilla.-

Oh, señor Sullivan, está aquí. Buenos días. Quizá pueda decirme lo que cree que ocurre aquí. Y, por favor, hable como lo haría a un niño pequeño o… a un golden retriever. No fue el cerebro lo que me trajo hasta aquí, se lo aseguro.
John Tuld (Jeremy Irons) en “Margin Call” (J.C. Chandor, 2011)

Recordando a los que saben

Hace diez años, tuve la fortuna de dirigir la tesis doctoral a Miriam Muñoz, investigadora excepcional que ha transitado por varios centros de investigación y universidades en Holanda, España y Australia hasta que, recientemente, ha vuelto a Sevilla para dar clases en la Universidad. Entre otros miembros del tribunal que la juzgaba se encontraba Diego de la Rosa, entonces profesor de investigación en el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, del CSIC. Me acuerdo de él con frecuencia, porque también formó parte del tribunal que juzgó mi propia tesis y, como piensa mucha gente que lo conoce, porque es una grandísima persona. La tesis de Miriam estudiaba los impactos del cambio climático en los suelos mediterráneos y, en ese contexto, anoté varias cosas que el profesor De la Rosa dijo, entre ellas esta: “Durante años, los científicos hemos tratado de alertar a la sociedad sobre el cambio climático para evitarlo, pero nadie nos ha hecho caso. El cambio climático ya está ocurriendo y es inevitable. Lo que debemos hacer ahora es diseñar estrategias de mitigación e intentar explicarlas mejor que como lo hemos hecho antes”.

Un primer paso para eso es explicar qué es lo que intentamos mitigar. Es decir, qué es el cambio climático.

Valle en U del Corrie Fee (Escocia). N. DewaldImaggeo.
Valle en U del Corrie Fee (Escocia). N. DewaldImaggeo.

De modo que… ¿qué es un cambio climático?

  • Esta va a ser una migración inolvidable. Lo sé. Os enseñaré mis abrevaderos preferidos. Me vuelvo marrón cuando los hongos de mi pelaje se secan.
  • Qué sugerente.
  • Toda esa historia de la Edad de Hielo está desfasada. ¿Sabéis lo que me gustaría a mí? El calentamiento global.

Sid (John Leguizamo) y Diego (Denis Leary) en “Ice Age” (Chris Wedge, 2022).

El cambio climático que vivimos en la actualidad es un fenómeno que afecta a todo el planeta y que se manifiesta a través de alteraciones en el clima a largo plazo, como cambios en la temperatura o variaciones en la cantidad y la distribución de la lluvia. Estos cambios afectan a la naturaleza y, en el caso de la humanidad, tiene fuertes implicaciones sociales y económicas.

Según el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés), un cambio climático hace referencia a un cambio en el estado del clima que puede ser identificado a partir de cambios en ciertos parámetros estadísticos (temperatura media, temperatura mínima media, temperatura máxima media, precipitación media…) y que persiste durante un período de tiempo prolongado (como décadas, siglos o milenios). Como consecuencia, se llega a una nueva situación de equilibrio, con unas nuevas condiciones climáticas.

Un cambio climático puede ocurrir a raíz de procesos naturales como alteraciones en los ciclos solares (cambios en la actividad solar que pueden durar entre 8 y 14 años), erupciones volcánicas, u otros, así como por cambios inducidos directa o indirectamente en la composición de la atmósfera por la actividad humana.

Valle en U en Monte Perdido (Pirineos). A. JordánImaggeo.
Valle en U en Monte Perdido (Pirineos). A. JordánImaggeo.

La historia al rescate: ¿ha habido antes otros cambios climáticos?

Sí. Un montón.

Al parecer, un cambio climático es una cosa bastante común. Conspiranoicos 1 – científicos 0 😉.

¿Y por qué lo sabemos?

Hasta el siglo XIX se pensaba que, en general, el clima había sido siempre el mismo a lo largo de los 4500 millones de años de historia de la Tierra. Sin embargo, las pruebas geológicas no tardaron en aparecer en cuanto la humanidad fue capaz de detectarlas. Entre estas pruebas de tipo geológico se encontraban las evidencias de la actividad de glaciares antiguos, lo más llamativo, los valles excavados en forma de U. Un valle en U se forma cuando un glaciar (que es una lengua de hielo que contiene gravas y rocas en su interior y que avanza sin cesar desde el lugar en que nace hasta el lugar en que se funde) erosiona la superficie de roca sobre la que se abre paso. Cuando el glaciar desaparece, deja como huella lagos (como los ibones de los Pirineos o la Laguna de La Mosca en Sierra Nevada), fiordos y valles en forma de U, comunes en zonas montañosas. A otra escala, es algo similar al surco que deja la soga del cubo de un pozo sobre la piedra. Aunque los hay en todas las zonas montañosas de España, el Valle de Ordesa en los Pirineos es un ejemplo muy conocido. La existencia de un valle en U sin un glaciar que lo cubra es, por tanto, una prueba de un cambio climático que ocurrió en un momento dado.

Ibón de Escalar (Pirineos). A. JordánImaggeo.
Ibón de Escalar (Pirineos). A. JordánImaggeo.

Más tarde, cuando se demostró la relación entre la composición atmosférica y la absorción de radiación infrarroja (que es la forma en que los científicos llamamos al calor para que nadie nos entienda) o cuando se conocieron los efectos sobre el clima del vulcanismo y los meteoritos (que pueden producir “nubes” de partículas que llegan a ocultar el sol), de los cambios de órbita de la Tierra (sí, eso también ocurre, y afecta a la cantidad de energía solar que reciben partes de la superficie del planeta), de la actividad solar o de la aparición de los seres vivos (en concreto, las plantas, que pueden retirar dióxido de carbono, CO₂, de la atmósfera y que otros seres vivos como las arqueas pueden usar para emitir metano, CH₄; CO₂ y CH₄ son los principales gases de efecto invernadero), entre otras cosas, la certeza de que otros climas habían existido previamente se hizo irrefutable.

Para alguien que viva lejos de glaciares, como yo, las evidencias de cambios climáticos pueden estar a muy pocos kilómetros. En esta imagen se puede ver un perfil de suelo excavado cerca de Brenes (Sevilla). Vamos a examinarla detalladamente y a explicar qué ha pasado ahí. Durante el Mioceno, el clima era muy cálido y lluvioso. Eso favoreció que el carbonato de calcio presente en el suelo (proveniente tanto de la roca como de la disolución del CO₂ producido por la respiración de los microorganismos del suelo) fuese “arrastrado” hacia abajo por la lluvia. Esa es la acumulación que se ve a partir de los 158 cm de profundidad en la imagen. Al “liberarse” del carbonato de calcio, la arcilla pudo también movilizarse, y fue desplazada también por la lluvia, acumulándose en un horizonte entre 102 y 158 cm de profundidad. Con agua y temperatura alta, las reacciones químicas se aceleran, de modo que la arcilla se alteró químicamente y liberó hierro, que se oxidó y dio ese color rojo que tan bien se aprecia. Entonces… ¡cambió el clima! Pasamos de un clima cálido y lluvioso todo el año a otro cálido solo en verano y lluvioso solo en invierno (lo que llamamos comúnmente clima mediterráneo, vamos). En el verano, el calor hizo que la evaporación del agua fuese muy intensa, de modo que en vez de hacia abajo, comenzó a ir hacia arriba (como en las pajitas para las bebidas, esas pajitas que usted ya no debería comprar porque el plástico contamina). La intensidad con que el agua subía comenzó a arrastrar el carbonato de calcio de nuevo hacia arriba, formándose un segundo (en tiempo) horizonte calcáreo entre 41 y 102 cm de profundidad. ¿Lo ve? En Brenes lo tiene. Al lado de la cantera.

Estudio del clima a partir de la madera. L. WingateImaggeo.
Estudio del clima a partir de la madera. L. WingateImaggeo.

¿Más ejemplos sencillos? Prácticamente todo Lepe y el sur de Huelva tiene una plancha de hierro de varios centímetros de grueso a cierta profundidad. Como esta de aquí, a 120 cm de la superficie. Para formarse, necesitó una alta acidez en el sustrato, muchísima agua y mucho calor. De nuevo, clima Tropical. Clima Tropical en Lepe.

En otros casos, podemos encontrar signos de lo contrario. Climas áridos que se han vuelto menos áridos. Como ocurre con las dunas fósiles, que fueron dunas hace miles de años y ya no. Como esta en Israel o esta en Mallorca.

Los dinosaurios y Bruce Willis

  • Aunque el propio asteroide caiga en el agua, seguirá chocando contra la Tierra. Convertirá en vapor millones de litros de agua de mar y se estrellará en el fondo oceánico. Si el impacto se produce en el Pacífico, que es lo que pensamos, formará una ola de cinco kilómetros de altura que se desplazará a 1600 kilómetros por hora. Cubrirá California e irá a parar a Denver. Japón desaparecido. Australia arrasada. La mitad de la población mundial incinerada por el calor producido y el resto se congelará por el invierno nuclear. […] En este momento se acerca. Viene directo a nosotros a 35000 kilómetros por hora. Nadie en la Tierra puede esconderse de él.
  • Supongo que no se lo dirá así a todos.

Dan Truman (Billy Bob Thornton) y Harry Stamper (Bruce Willis) en “Armageddon” (Michael Bay, 1998)

Duna fósil. J. Mataix-SoleraImaggeo.
Duna fósil. J. Mataix-SoleraImaggeo.

Hoy, por ejemplo, sabemos que los dinosaurios que pululaban alegremente por todo el planeta disfrutaban de un clima tropical durante el Jurásico. Por eso, la ficticia Isla Nublar donde se desarrollan los acontecimientos de la película Parque Jurásico está cerca de Costa Rica. Pero los dinosaurios se extinguieron hace mucho tiempo. No es raro que se extinga una especie o un grupo de especies de vez en cuando. Ocurre con frecuencia y por distintas causas. La actividad humana es en la actualidad la causa más importante (caza, pesca, transformación de bosques a cultivos, incendios, contaminación…) pero no la única. En la actualidad, se sabe que desaparecen tres especies de seres vivos cada hora. 150 especies al día.

Lo raro no es que se extingan las especies. Lo raro es que ocurra de golpe. Está ocurriendo ahora y ocurrió con los dinosaurios. Hacia el final del Cretácico, hace unos 65 millones de años, cayó un meteorito en lo que hoy es el cráter Chicxulub, en Yucatán (México). El cráter tiene 180 km de diámetro, y se estima que el meteorito medía entre 5 y 15 km. Ignoro cuántos dinosaurios mató esa enorme piedra que podía usarse para taponar el Estrecho de Gibraltar, pero lo cierto es que la extinción de todos los animales más pesados de 25 kilos fue repentina y masiva. El meteorito se evaporó con el calor que generó el impacto y se formó una nube de arcilla que sedimentó en todo el planeta (este estrato se conoce como límite K/T y se usa para diferenciar los estratos del Cretácico y el Terciario; a partir de esta capa ya no existen fósiles de dinosaurios). Según parece, el impacto produjo un calor súbito que, literalmente, produjo incendios en todo el planeta. Después se produjo una nube que oscureció el cielo en todo el planeta. Algunas investigaciones (como esta) sugieren que la extinción de los dinosaurios se produjo en un intervalo de horas después del impacto, sobreviviendo algunas plantas y los animales que podían esconderse. Aunque todo esto produjo un cambio climático posterior, lo cierto es que el cambio no fue el responsable de la extinción de los dinosaurios. Las cosas hubieran cambiado un poco para ellos si hubiesen conocido a Bruce Willis.

Pruebas de climas pasados en el suelo. A. JordánImaggeo.
Pruebas de climas pasados en el suelo. A. JordánImaggeo.

Las glaciaciones (o la nieve cuando no la esquiaban los Borbones)

  • ¿Se trata de un incidente aislado?
  • Me temo que no. Hemos localizado dos supercélulas, además de la de Escocia. Una sobre el norte de Canadá y otra sobre Siberia.
  • ¿Y podemos prever su trayectoria?
  • Sí. Nuestras estimaciones de ocho semanas ni se aproximaban. Esta tormenta va a cambiar la faz del planeta. […] Cuando la tormenta haya pasado habrá una nueva edad de hielo.

Prof. Terry Rapson (Ian Holm) y Jack Hall (Dennis Quaid) en “El día de mañana” (Roland Emmerich, 2004).

Desde la formación de la Tierra han ocurrido cuatro grandes glaciaciones. La primera gran glaciación de la que hay noticias (Glaciación Huroniana) comenzó hace 2400 millones de años y terminó hace 2100 millones de años. Desde entonces, los períodos fríos (glaciaciones) y cálidos (períodos interglaciales) se han sucedido ininterrumpidamente. La última gran glaciación (la Edad de Hielo Cenozoica Tardía) comenzó hace unos 40 millones de años y acabó hace unos 11700 años. El último período de esta glaciación es conocido como la Edad de Hielo (o Glaciación Würm). Es tan reciente que a los seres humanos nos dio tiempo a vivir sus últimos cientos de miles de años. Desde entonces, vivimos en un período interglacial (el Holoceno). Sin embargo, dentro de cada uno de estos períodos glaciales o interglaciales, el clima tampoco es constante. A veces pueden ocurrir enfriamientos o calentamientos relativos que ocupan períodos que duran desde unos años a varios siglos.

Cambios climáticos en eras históricas o qué tiene que ver Roma con Alaska

La duración de estos eventos no es siempre lo más relevante. Cambios climáticos cortos pueden afectar a los imperios. En un trabajo reciente (este, con una interesante respuesta crítica) se relaciona la inestabilidad de los últimos años de la República Romana (para entendernos, la época de Julio César y Marco Antonio) y de la Dinastía Ptoloméica de Egipto (la época de Elizabeth Taylor) con un período extraordinariamente frío, malas cosechas, hambrunas y enfermedades como consecuencia de la erupción del volcán Okmok en Alaska en el año 43 a.C. El volcán Okmok (cuyo nombre recuerda a un villano de Marvel) y está bastante más lejos de Roma que el lugar donde fue asesinado Julio César en el 44 a.C., lo que tuvo sus propias causas. Pero la muerte de Julio César no hizo que la nube de cenizas del Okmok tapara el sol y que el año 43 a.C. fuera el segundo más frío de los últimos 2500 años. La hambruna causada sí tuvo que relación con las derrotas de los ejércitos romanos en Mutina (43 a.C.) y Filipos (42 a.C.) o la devastación de Roma (también en 42 a.C.).

El Cid Campeador muerto de calor y Erik el Rojo

  • Mi señor, tenéis mil acres, cien familias. Cristianos, judíos, musulmanes. Poseéis cincuenta yuntas de bueyes.
  • Lo que no tenemos es agua.

Almaric (Velibor Topic) y Balian de Ibelin (Orlando Bloom) en “El Reino de los Cielos” (Ridley Scott, 2005).

Cuando en Huelva había clima tropical. A. JordánImaggeo.
Cuando en Huelva había clima tropical. A. JordánImaggeo.

En épocas más recientes también se han detectado cambios climáticos de diferente duración. El Período Cálido Medieval, por ejemplo, fue un período extraordinariamente caluroso que se vivió en el Hemisferio Norte, que coincidió con un máximo de actividad solar y con evidencias históricas particularmente claras en Europa Occidental, Islandia y Norteamérica. Se extendió desde el siglo X hasta comienzos del siglo XIV. Podríamos decir que cuando imaginamos a personajes como el Cid o estados como el Califato de Córdoba, hemos de pensar que vivieron en una época de muchísimo calor. De ser cierta la imaginativa, llamativa y un tanto escatológica leyenda en la que el Cid hizo huir a las huestes del moro Búcar de Valencia después de muerto, su cuerpo atado al caballo Babieca y la espada Tizona atada a su mano, bien podría ser explicada por alguno de sus enemigos con que hacía mucho calor como para batirse el cobre con un cadáver por muy embalsamado que estuviese.

La elevación de la temperatura en Europa favoreció la extensión de algunos cultivos, como la uva y la producción de vino, y hasta produjo cambios en la línea de costa en lugares concretos. El deshielo permitió que exploradores como Erik el Rojo y sus amigotes vikingos pudiesen navegar entre Noruega y Groenlandia (descubriendo América de paso, mucho antes que Cristóbal Colón).

La Pequeña Edad del Hielo, la Revolución Francesa y otras cosas

Curiosamente (o no), tras este período intensamente caluroso de cuatro siglos se produjo la Pequeña Edad de Hielo, que duró desde comienzos del siglo XIV hasta mediados del siglo XIX.

Aparentemente, este enfriamiento coincidió con un período de muy baja actividad solar entre 1645 y 1715, así como con un período de actividad volcánica intensa con emisiones de ceniza capaces de bloquear la radiación solar, como ocurrió a causa de las erupciones del volcán Samalas (en Indonesia) entre 1257 y 1284, las erupciones de volcanes submarinos en el Pacífico Sur (entre 1452 y 1458) y otros. Episodios de despoblación debidos a las epidemias de peste bubónica (que mató a un tercio de la población europea) en el siglo XIV o el abandono de la tierra agrícola en Europa y América durante el Período Cálido Medieval también contribuyeron probablemente al descenso de CO₂ atmosférico y al consiguiente enfriamiento como consecuencia de la recolonización por parte de la vegetación natural y el bosque. Esto es lógico. Los cultivos no acumulan demasiado CO₂ (y si lo hacen, este vuelve a la atmósfera rápidamente). Por el contrario, los bosques son eficacísimas trampas de CO₂, que los árboles usan para construir su madera. De modo que si el bosque sustituye a los cultivos, el CO₂ atmosférico desciende y el efecto invernadero se atenúa, contribuyendo a bajar el termómetro.

Los cambios climáticos durante el Período Cálido Medieval y la siguiente Pequeña Edad del Hielo en el clima produjeron impactos en la agricultura, el comercio y en la sociedad, por medio de la despoblación, las migraciones y la guerra.

Como cuenta el historiador Antonio Vicente Frey (aquí), sin descartar las causas sociales y económicas de los cambios políticos en Al-Andalus y el resto del Imperio Almohade durante el siglo XIII y posteriores, sí que es necesario contextualizarlas en un marco climático concreto y en una sociedad fundamentalmente agrícola. El cultivo de la vid y la industria del vino, por ejemplo, que dijimos que se expandió hacia el norte de Europa durante el Período Cálido Medieval, entre otros cultivos, colapsó con el clima más frío, causando cambios económicos desde Castilla hasta Inglaterra. Existen documentos históricos que atribuyen esta debacle al repentino enfriamiento. El inicio del enfriamiento tras el Período Cálido Medieval produjo una crisis agrícola generalizada en el sur de Europa y en el norte de África, lo que inevitablemente devino en despoblación, migraciones y guerras (sí, otra vez).

Los volcanes haciendo de las suyas

  • ¿Ha ocurrido alguna vez en el centro de una ciudad?
  • Paricutín. 1943. Un granjero mexicano ve humo saliendo de su campo de maíz. Una semana más tarde había un volcán de 300 metros. No hay antecedentes de nada hasta que pasa. Luego sí.

Mike Roark (Tommy Lee Jones) y Rachel (Laurie Lathem) en “Volcano” (Mick Jackson, 1997).

A lo largo de la historia se han producido otros cambios más o menos abruptos como consecuencia de la actividad volcánica. El 4 de junio de 1783 se produjo la violenta erupción del Laki, un volcán (o, más bien, una fisura volcánica de unos 25 km de longitud) situada en el actual parque nacional de Skaftafell, en el sur de Islandia. La erupción duró ocho meses, con emisiones de lava y casi un kilómetro cúbico de piroclastos. Los gases de la erupción (una mezcla de 8 millones de toneladas de ácido fluorhídrico y 120 millones de toneladas de dióxido de azufre) formaron una columna de unos 15 kilómetros que acabó dispersándose sobre Europa. A las muertes ocasionadas por la erupción en sí, hay que sumar las producidas durante los siguientes meses en Inglaterra y el continente europeo por la respiración de este gas venenoso. Pero la erupción del Laki tuvo otras consecuencias. Las lluvias de ácido sulfúrico durante los siguientes meses arruinaron las cosechas en el norte y centro de Europa. Por otro lado, la nube de cenizas que se produjo bloqueó los rayos del sol y se extendió rápidamente, alcanzando Berlín o Paris en unos diez días. Primero, la temperatura subió bruscamente, después se produjeron tormentas y granizo que duraron todo el otoño. Debido a la ocultación de los rayos del sol, el invierno siguiente fue extremadamente duro (se estima que causó 8 mil muertes solo en el Reino Unido). Tras el intenso frío, el deshielo en la primavera de 1784 causó inundaciones en toda Europa central. El impacto de la erupción del Laki se extendió durante los años siguientes por Europa. En Francia, por ejemplo, la pobreza y la hambruna causada por una serie de malas cosechas como consecuencia del enfriamiento causado por el volcán Laki son consideradas como el detonante de la Revolución Francesa en 1789 (episodio que se cuenta de forma muy amena en un libro para disfrutar, “El general que se alió con las arañas”, de Ángel Sánchez Crespo). Pero no solo hubo problemas en Europa. Se sabe que el impacto de la erupción alcanzó a las zonas de monzones, causando hambrunas en Egipto, India y países árabes.

Hoy en día se sospecha que la gran hambruna de Europa del Norte durante la Edad Media (1315-1317) estuvo causada indirectamente por la erupción del Monte Tarawera (Nueva Zelanda), que la hambruna de Rusia y regiones cercanas entre 1600 y 1603 se originó como consecuencia de la erupción del volcán Huaynaputina (Perú), o que el “año sin verano” de 1816, con consecuencias desastrosas en todo el mundo, fue resultado de un fuerte descenso de la actividad solar y una serie de erupciones en volcanes del sudeste asiático.

La erupción del Krakatoa en 1883 fue equivalente a la explosión de 200 millones de toneladas de TNT. Además de oírse en la Isla Rodrigues (a casi 5000 km de distancia; es considerada el tercer sonido más fuerte desde tiempos históricos), hizo descender la temperatura del verano siguiente en todo el hemisferio norte, causó lluvias récord en América Occidental y produjo una nube de ácido sulfúrico que se extendió por todo el planeta, reflejando la luz del Sol y produciendo un enfriamiento global hasta que precipitó en forma de lluvia ácida.

Hasta aquí por hoy. En el siguiente capítulo de esta serie hablaremos sobre las evidencias del proceso actual de cambio climático.

VERSIÓN INGLESA

Climate change explained to a golden retriever (I)

So Mr. Sullivan why don’t you tell me what you think is going on here, and please speak as you might to a young child or a golden retriever, I didn’t get here on my brains I can assure you of that.

John Tuld (Jeremy Irons) in “Margin Call” (J.C. Chandor, 2011)

This is the first of a few texts that I am planning to dedicate to climate change. I will try to explain it in a simple and, if possible, entertaining way. We will talk about its causes, its implications, how we suffer it now and what awaits us later (and, of course, what awaits our children and grandchildren). But the first point is to know what we are talking about when we say “climate change”. Let’s go!

Remembering those who know

Ten years ago, I was the lucky supervisor of Miriam Muñoz’s PhD thesis. Miriam is an exceptional researcher who has worked in different research centers and universities in Netherlands, Spain and Australia until recent times, when she returned to Seville to teach at the University. Diego de la Rosa was one among other members of the court that judged her work. At that moment, he was a professor at the Institute of Natural Resources and Agrobiology of Seville (CSIC, Spanish Council for Scientific Research). I often remember him, because he was also part of the court that judged my own PhD thesis and, as many other people, because he is a great person. Miriam’s thesis studied the impacts of climate change on Mediterranean soils and, during the session, I wrote down several things that Professor De la Rosa said. Among them, this one: «For years, scientists have tried to alert society about the climate change in order to avoid it, but nobody has paid any attention to us. Climate change is already happening and it is inevitable. What we need to do now is designing mitigation strategies and try to explain them better than we have done before”.

So, the first key point is identifying what are we trying to mitigate. That is, what is climate change?

So… what is climate change?

  • This gonna be the best migration ever. I’m tellin’ ya, I’ll show you all my favourite watering holes. And I turn brown when the fungus in my fur dries out.
  • Yeah, sounds very attractive.
  • You know, this whole Ice Age thing’s getting old. You know what I could go for? Global warming.

Sid (John Leguizamo) and Diego (Denis Leary) in “Ice Age” (Chris Wedge, 2022).

The climate change we are currently experiencing is a phenomenon that affects the entire planet through long-term climate alterations, such as temperature changes or variations in the amount and distribution of rainfall. It affects nature and has strong social and economic implications for the human kind.

According to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), a climate change refers to a modification in the state of climate that may be identified from changes in certain statistical parameters (mean temperature, mean minimum temperature, average maximum temperature, average precipitation…) and that persists for a long period of time (such as decades, centuries or millennia). As a consequence, a new equilibrium is reached, with new climatic conditions.

Climate change can occur as a result of natural processes such as alterations in solar cycles (e.g. changes in solar activity that can last between 8 and 14 years), volcanic eruptions, or others, as well as changes in the composition of the atmosphere, induced directly or indirectly by human activity.

History to the rescue! Have there been other climatic changes before?

Yes. A lot of them.

Apparently a climate change is a fairly common thing. Conspiracy theorists 1 – scientists 0 😉.

And why do we know?

Until the 19th century, people thought that, in general, climate had always been the same weird thing throughout the 4.5-billion-year history of the Earth. However, geological evidence did not take long to appear, as soon as humanity was able to detect it. Among these geological evidences, scientists found signs of ancient glacial activity. The most strikingly, U-shaped valleys. A U-shaped valley forms when a glacier (which is a giant tongue of ice containing gravel and rocks and crawls without a rest from the place where it is born to the place where it melts) erodes the rocky surface on which it makes its way. When the glacier finally disappears, it leaves behind mountain lakes, fjords and U-shaped valleys, common in mountainous areas. On another scale, U-valleys are somewhat similar to the groove left by the rope of a well bucket on the stone. You can find beautiful U-valleys in mountainous areas of Spain, the Ordesa Valley in the Pyrenees is a well-known example. The existence of a U-shaped valley without a glacier covering it is, therefore, proof of climate change that occurred at a given time.

Later, when the relationship between the atmospheric composition and the absorption of infrared radiation was demonstrated (infrared radiation is the name scientists use for heat, so that nobody understands us) or when the effects on the climate of volcanism and meteorites were known (both can produce «clouds» of particles that even hide the sun), of changes in the Earth’s orbit (yes, that happens too, and affects the amount of solar energy that parts of the planet’s surface receive), of solar activity or of the appearance of living beings (specifically, plants can remove carbon dioxide, CO₂, from the atmosphere and which other living beings such as archaea use to produce methane, CH₄; CO₂ and CH₄ are the main greenhouse gases), among other stuff, the certainty that other climates had previously existed became irrefutable.

For someone who lives far from glaciers, like me, the evidence of climate change may be only a few kilometers away. In this image you can see a soil profile excavated near Brenes (Seville). Let’s give a minute to examine it in detail and explain what happened there. During the Miocene, the climate was very hot and rainy. This favoured the calcium carbonate present in the soil (from both the rock and the dissolution of CO₂ produced by the respiration of soil microorganisms) to be «dragged» down by the rain. You can find that accumulation starting at 158 cm depth in the image. By “freeing” the calcium carbonate, the clay could also be mobilized, and it was also displaced by the rain, accumulating in a horizon between 102 and 158 cm deep, just above the white calcium-rich horizon. With water and high temperature, chemical reactions accelerate, so that the clay was chemically altered and released iron, which oxidized and gave that striking red colour. Then… climate changed! It went from a 12-months hot and rainy climate to a warm climate only in summer and cold and rainy only in winter (what we commonly call Mediterranean climate). During summer, heat made the evaporation of the water very intense, so that instead of going down, it began to go up (as in drink straws, those straws that you shouldn’t buy anymore because plastic contaminates). The intensity with which the water rose dragged calcium carbonate upwards again, forming a second (in time) calcareous horizon between 41 and 102 cm depth. You see it? I found it in Brenes (Seville). Fifteen kilometres from my home.

More simple examples? Practically all of Lepe and the south of Huelva have an iron plate several centimeters thick at a certain depth. Like this one here, 120 cm from the surface. To form, it needed a high acidity in the substrate, a lot of water and a lot of heat. Again, Tropical climate. Tropical climate in Lepe.

In other cases, we can find signs to the contrary. Arid climates that have become less arid. As is the case with fossil dunes, which were dunes thousands of years ago and are no longer. Like this one in Israel or this one in Mallorca.

Dinosaurs and Bruce Willis

  • Even if the asteroid itself hits the water, it’s still hitting land. It’ll flash boil millions of gallons of seawater and slam into the ocean bedrock. Now if it’s a Pacific Ocean impact, which we think it will be, it’ll create a tidal wave three miles high, travelling at 1,000 miles an hour, covering California and washing up in Denver. Japan’s gone. Australia wiped out. Half the world’s population will be incinerated by the heat blast. The rest’ll freeze to death from nuclear winter. […] Well, it’s coming right now. Right for us at 22,000 miles an hour. Not a soul on Earth can hide from it.
  • I take it you’re not alerting everyone like this.

Dan Truman (Billy Bob Thornton) to Harry Stamper (Bruce Willis) in “Armageddon” (Michael Bay, 1998)

Today, for example, we know that dinosaurs swarmed happily all over the planet enjoying a tropical climate during the Jurassic. For this reason, the fictional Isla Nublar where the events of the movie Jurassic Park take place is near Costa Rica. But dinosaurs became extinct a long time ago. It is not uncommon for a species or a group of species to go extinct from time to time. It happens frequently and for different reasons. Human activity is currently the most important cause (hunting, fishing, conversion of forests to crops, fires, pollution…) but not the only one. At present, it is known that three species of living beings disappear every hour. One hundred and fifty species a day.

The strange thing is not species becoming extinct. The strange thing is the speed. It is happening now and it happened with the dinosaurs. During the late Cretaceous, about 65 million years ago, a meteorite fell into the Chicxulub crater in Yucatán (Mexico). The crater is 180 km in diameter, and the estimated size of the meteorite is between 5 and 15 km. I don’t know how many dinosaurs that huge stone that could be used to plug the Strait of Gibraltar killed, but the truth is that the extinction of all animals heavier than 25 kg was sudden and massive. The meteorite evaporated in the heat of the impact, forming a cloud of clay that sedimented all over the entire planet (this layer is known as the K/T boundary and is used to differentiate the Cretaceous and Tertiary strata; no dinosaur fossils exist from this layer). Apparently, the impact produced a sudden heat that literally started fires all over the planet. A cloud darkened the sky globally. Some research (such as this one) suggests that the extinction of the dinosaurs occurred within hours of the impact, with only some plants and animals that could hide in cavities surviving. Although all this produced a subsequent climate change, the truth is that the climate change was not responsible for the extinction of the dinosaurs. Things would have been a bit different if dinosaurs had met Bruce Willis.

The glaciations (or the snow when the Borbons did not ski it)

  • Is this an isolated incident?
  • I’m afraid not. We’ve located two other supercells in addition to the one over Scotland. There’s one over Canada and another one over Siberia.
  • And do we know their projected paths?
  • Yes. Our previous estimates of six to eight weeks weren’t even close. This one storm is going to change the face of our planet. […] When this storm is over we’ll be in a new ice age.

Prof. Terry Rapson (Ian Holm) and Jack Hall (Dennis Quaid) in “The Day After Tomorrow” (Roland Emmerich, 2004).

We know that four great ice ages have existed since the early stages of the Earth. The first-known great glaciation (Huronian Glaciation) began 2.4 billion years ago and ended 2.1 billion years ago. Since then, cold (glaciations) and warm periods (interglacial periods) have followed one another without interruption. The last great glaciation (the Late Cenozoic Ice Age) began about 40 million years ago and ended about 11,700 years ago. The last period of this glaciation is known as the Ice Age (or Würm Glaciation). It is so recent that human beings had time to live its last hundreds of millennia. Since then, we are living in an interglacial period (the Holocene). However, within each of these glacial or interglacial periods, the climate is not constant either. Relative cooling or warming can sometimes occur over periods ranging from a few years to several centuries.

Climate changes in historical eras or what does Rome have to do with Alaska

Duration of these events is not always the most important thing. Short climate changes can affect empires. In a recent work (this one, with an interesting critical response) the instability of the last years of the Roman Republic (in short, the time of Julius Caesar and Mark Antony – the Roman consul, not the salsa singer) and of the Ptolemaic Dynasty of Egypt (Cleopatra, not Elizabeth Taylor) is related to an extraordinarily cold period, crop failure, famine, and disease as a result of the eruption of the Okmok volcano in Alaska in 43 B.C. The Okmok volcano (whose name reminds me of a Marvel villain) is quite a bit further from Rome than the place where Julius Caesar was stabbed in 44 BC., which had its own causes. But the assassination of Julius Caesar did not cause the Okmok’s ash cloud to cover the sun making year 43 B.C. the second coldest in the last 2,500 years. The famine caused may be strongly related to the defeats of the Roman armies at Mutina (43 B.C.) and Philippi (42 B.C.) or the devastation of Rome (also in 42 B.C.).

The hot corpse of El Cid Campeador and Erik the Red

  • My lord, you have a thousand acres, a hundred families. You have Christians, Jews, Muslims. You have fifty pairs of oxen.
  • What we do not have is water.

Almaric (Velibor Topic) y Balian of Ibelin (Orlando Bloom) in “Kingdom of Heaven” (Ridley Scott, 2005).

In “more recent” times, climatic changes of different durations have also been detected. The Medieval Warm Period, for example, was an extraordinarily hot period in the Northern Hemisphere, coinciding with a maximum of solar activity and with particularly clear historical evidence in Western Europe, Iceland, and North America. It took from the 10th century to the beginning of the 14th century. When we imagine historical characters like El Cid or states like the Caliphate of Córdoba, we must think that they lived in a time of extreme heat. If taking for true the imaginative, striking and somewhat scatological legend in which El Cid made the moor king Búcar and his army flee from Valencia after his own death, his body tied to the horse Babieca and the sword Tizona tied to his hand, one of his enemies might give some rational reasons for running away: it’s too hot for a punch-up with a corpse, no matter how embalmed it is, man.

The rising European temperatures favoured the extension of some crops, such as grapes and wine production, and even produced changes in the coastline in specific places. The melting ice allowed explorers like Erik the Red and his Viking fellas to sail between Norway and Greenland (and discover America in the process, long before Christopher Columbus).

The Little Ice Age, the French Revolution and other things

Surprisingly (or not), this intensely hot four-century period was followed by the Little Ice Age, which lasted from the early 14th century to the mid-19th century.

Apparently, cooling run parallel to a period of very low solar activity between 1645 and 1715, as well as a period of intense volcanic activity with ash emissions that blocked solar radiation, as occurred due to the eruptions of the Samalas volcano (in Indonesia) between 1257 and 1284, the eruptions of submarine volcanoes in the South Pacific (between 1452 and 1458) and others. Depopulation episodes due to bubonic plague epidemics (that killed 30% of the European population) in the 14th century or the abandonment of agricultural land in Europe and America during the Medieval Warm Period probably also contributed to the decline in atmospheric CO₂ and to the consequent cooling as a consequence of the recolonization by the natural vegetation and the forest. This is quite logical. Crops do not accumulate much CO₂ (and if they do, it returns quickly to the atmosphere). Instead, forests are highly effective CO₂ traps, which trees use to build their wood. So if forest replaces crops, atmospheric CO₂ decreases and the greenhouse effect is attenuated, contributing to lower the thermometer.

The climatic changes during the Medieval Warm Period and the following Little Ice Age in the climate produced impacts on agriculture, trade and society, through depopulation, migration and war.

As the historian Antonio Vicente Frey thinks (here), without ruling out social and economic causes of political changes in Al-Andalus and the rest of the Almohad Empire during the 13th century and later, it is necessary to contextualize them in a specific climatic framework and in a fundamentally agricultural society. Vine crops and associated wine industry, as well other crops, which we said expanded to the north of Europe during the Medieval Warm Period, collapsed with the colder climate, causing economic changes from Castile to England. Historical documents attribute this debacle to sudden cooling. The very cold decades after the Medieval Warm Period produced a widespread agricultural crisis in southern Europe and northern Africa, which inevitably resulted in (again) depopulation, migration, and wars.

Volcanic business

  • We have a history of that here in the downtown area?
  • Paricutin. 1943. A Mexican farmer sees smoke coming out of the middle of his cornfield. A week later there’s a volcano 1,000 feet high. There’s no history of anything until it happens. Then there is.

Mike Roark (Tommy Lee Jones) and Rachel (Laurie Lathem) in “Volcano” (Mick Jackson, 1997).

There have been other more or less abrupt changes as a result of volcanic activity throughout history. On June 4, 1783, the Laki erupted violently. The Laki is a volcano (or, rather, a 25-km-long volcanic fissure) located in the current Skaftafell National Park, in southern Iceland. The eruption lasted eight months, with lava emissions and almost a cubic kilometer of pyroclasts. The gases from the eruption (a mixture of 8 million tons of hydrofluoric acid and 120 million tons of sulfur dioxide) formed a column of about 15 kilometers that dispersed over Europe. To the number of deaths directly caused by the eruption, we hadve to add those produced during the following months in England and the European continent after breathing poisonous gas. But the Laki’s eruption had other consequences. Sulfuric acid rains over the next few months ruined crops in northern and central Europe. On the other hand, the cloud of ash blocked the sun’s rays and spread rapidly, reaching Berlin or Paris in about ten days. The temperature rose sharply and there were thunderstorms and hailstorms during the next autumn. Due to the hiding of the sun’s rays, the following winter was extremely had (about 8,000 deaths only in the UK). Following the bitter cold, the thaw in the spring of 1784 caused flooding throughout central Europe. The impact of the Laki eruption spread over the following years across Europe. In France, for example, poverty and famine caused by a series of bad harvests as a result of the cooling caused by the Laki volcano are considered the trigger for the French Revolution in 1789. This episode is told in a book to enjoy, «El general que se alió con las arañas” (in English, “The general who allied with the spiders») by Ángel Sánchez Crespo. But there were not only problems in Europe. It is known that the impact of the eruption reached the monsoon areas, causing famines in Egypt, India and Arab countries.

Today it is suspected that the great famine in Northern Europe during the late Middle Age (1315-1317) was caused indirectly by the eruption of Mount Tarawera (New Zealand), that the famine in Russia and nearby regions between 1600 and 1603 is a consequence of the eruption of the Huaynaputina volcano (Peru), or that the so called “year without a summer” (1816), with disastrous consequences throughout the world, was the result of a sharp decrease in solar activity and a series of eruptions in volcanoes in southeastern Asia.

The Krakatoa eruption in 1883 was equivalent to the explosion of 200 million tons of TNT. In addition to being heard on Rodrigues Island (nearly 5,000 km far away; it is considered the third loudest sound heard in historical times), it lowered the temperature of the following summer throughout the northern hemisphere, caused record rainfall in Western America, and produced a cloud of sulfuric acid that spread across the planet, reflecting sunlight and causing global cooling until it precipitated as acid rain.

So far for today. In the next chapter of this series we will talk about the evidence of the current process of climate change.

(Antonio Jordán López es un destacado científico español, doctor en Biología y profesor de Ciencias del Suelo de la Universidad de Sevilla, con una amplia labor investigadora y obra publicada).

SOBRE EL AUTOR

El destacado científico Antonio Jordán López, nuevo colaborador de PROPRONews

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